[发明专利]基于MPSK载波的反向散射通信系统接收机设计方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于MPSK载波的反向散射通信系统接收机设计方法。本发明从信道估计的角度建立了环境反向散射通信系统的接收机设计流程，利用了标签信号的两种假设下，对应的信道不同，将检测信号转变为检测信道，直接利用估计所得信号进行判决，降低了接收机复杂度。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于MPSK(相移键控)载波的反向散射通信系统接收机设计方法。

背景技术

环境反向散射通信技术的提出，解决了传统的反向散射通信系统，如射频识别(RFID)系统的高消耗、低能效问题。该技术利用周围环境中的射频信号作为载波发送给标签，标签接收到的信号一部分用于能量收集来满足标签电路的正常工作，另一部分用于反向散射，将标签的信息加载到载波上传输给阅读器。这种方式既解决了能耗问题，又不影响现有通信系统。已有信号检测算法可以分为两大类：基于能量检测和基于似然比检测。前者算法复杂度低，但是由于只利用了接收信号的幅度信息，误码率性能相应较差；后者误码率性能优良，但求接收信号概率分布的似然比时求了一个标签周期内的环境信号的联合概率分布，算法复杂度较高。

发明内容

为了在接收机复杂度和误码率性能之间寻找平衡点，本发明提出了一种利用周围环境中的MPSK射频信号的信道估计算法，该算法可以消除估计信道的相位模糊性，并基于估计所得信道，提出低复杂度的接收机设计方法。由于在现有无线通信系统，如无线局域网(WLAN)和卫星通信(SC)等，广泛使用MPSK调制方式，本发明利用了此类信号，来实现环境反向散射通信。

本发明从信道估计的角度建立了环境反向散射通信系统的接收机设计流程，利用了标签信号的两种假设下，对应的信道不同，如图4所示，将检测信号转变为检测信道，直接利用估计所得信号进行判决，降低了接收机复杂度。根据无线通信系统的协议，图1示出了环境信号的包结构，标签信号的周期是环境信号周期的L倍，每个环境信号包中，前L_p个信号为导频，后L_d个信号为数据信号。本发明利用一个标签信号周期内的L个环境信号做信道估计，以精确地估计出标签信号所对应的信道。图3示出了本发明环境反向散射通信系统的系统模型，发送端和标签均配备一根天线，阅读器配备K根天线，第n个标签信号周期对应的L个接收信号时隙中，第l个时隙第k根天线上的接收信号可以表达成：

For k＝1,...,K l＝1,...,L。

其中，标签信号c(n)作为基带调制信号，α表示信号c(n)的反射系数，P_s代表环境信号的功率，s(n,l)表示与标签信号c(n)对应的第l个环境信号，h_k表示发送端到阅读器第k根天线的低通信道冲激响应，f_k表示标签到阅读器第k根天线的低通信道冲激响应，g表示发送端到标签的低通信道冲激响应，u_k(n,l)指的是阅读器端的噪声。

将接收信号表示成向量形式，如下：

h₀＝h h₁＝h+αgf

由上述公式可得，标签信号发送0或者1的区别在于信道的不同，观察图1可得，标签在发送信息之前发送了两个导频c(0)＝0及c(1)＝1，用作标记两种信道：h₀和h₁。本发明利用了此特点，将标签信号对应的估计信道与已标记的两种信道做比较，选择更相似的信道所对应的标签符号作为判决结果。判决准则如下：

本发明提出的距离接收机的设计优点在于，在降低接收机复杂度的同时，设计信道估计算法提升接收机性能。